軌道交通視頻云監控方案探討

■ 林建平??郭祥壽

軌道交通視頻云監控方案探討

■ 林建平??郭祥壽

隨著城市軌道交通高速承載網的建設、視頻智能化的需要及行業大數據分析的興起，視頻監控向云化方向發展成為必然。就軌道交通云監控的存儲方式、云監控優勢及線網云監控平臺系統的建設思路等內容進行闡述，并提出相關建議。

軌道交通；視頻監控；云監控；云存儲

0 引言

隨著城市軌道交通線網客流的增加，社會治安給運營管理帶來巨大壓力，為有效管控地鐵運營安全，視頻監控建設非常必要，同時技術的更新也是必須的。目前城市軌道交通視頻監控系統建設基本采用單線建設、分散IPSAN存儲模式，每站存儲設備都有一定預留，導致全線剩余大量存儲空間[1-2]，同時各線間不能有效實現平臺對接，視頻監控向云存儲方向發展已成為必然趨勢。

1 軌道交通視頻云存儲分析

1.1 集中存儲與分布存儲選擇

集中存儲的實現方式是將各車站前端攝像機圖像通過網絡集中在指定位置（一般為控制中心或車輛段）進行存儲；分布存儲為各車站前端攝像機僅存儲在本車站，通過網絡實現與其他各車站及控制中心的存儲互聯互通[3]。

集中存儲的最大優點能夠實現設備的集中維護管理，但對網絡資源要求大，按照目前的傳輸技術，基本只能采用波分復用的傳輸技術才能實現可靠上傳，造成很大的網絡投資成本；另外，集中存儲對于設備用房要求高，對于軌道交通全網視頻監控來看，全網幾百PB級別的存儲容量，數據量相當龐大，如果采用全網集中存儲，需要房間面積2 000 m2左右，同時考慮集中大數據的安全可靠性，整個機房設計必須執行互聯網數據中心（Internet Data Center，IDC）數據機房的相關規范，普通機房設計難以滿足要求。

分布存儲能夠很好地緩解網絡帶寬壓力，同時最大化提高系統存儲數據的安全，有效緩解數據集中存儲的機房壓力。

云存儲的核心是通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能，應用存儲虛擬化技術將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統，從云存儲的基本概念來看，其技術核心是集群應用、網格技術、分布式文件系統。因此，云存儲并不是集中存儲。

綜上所述，結合軌道交通線路特點，每站均設置有通信機房，建議視頻存儲采用分布存儲方式。

1.2 采用視頻云存儲的優勢

隨著社會治安形勢的嚴峻及軌道交通現網規模的不斷擴大，傳統圖像可存、可看已不能滿足要求，隨著技術的發展，云存儲提供了更多技術及應用優勢，主要表現在：

（1）可以按需延長視頻保存時長，整體考慮存儲資源的預留與利用，系統擴容方便、簡單。由于云存儲技術采用虛擬化技術，將整條線路（甚至整個線網）的存儲虛擬化為一個龐大的資源池，因此，進行存儲容量計算時，無需考慮每站的需求存儲容量（包括服務器的處理能力），而是從整體考慮全線（或全網）的需求容量，同時整體考慮一定預留（10%～20%）即可。

（2）采用集群技術，解決單/多節點失效造成的業務中斷問題，并利用負載均衡技術，充分利用各存儲節點的性能，提升系統可靠性和安全性。傳統IPSAN存儲技術保護范圍僅為單節點內的硬盤（最多2塊硬盤失效），不能實現單個節點失效保護，更不能實現多節點失效保護；此外，傳統存儲方式需要單站點計算存儲容量，不同站點前端接入數量不一致，造成各站點不均衡。

（3）采用離散存儲技術，保障用戶高效讀寫和業務的持續性。傳統存儲方式前端存儲均采用集中存儲方式，僅針對單一存儲節點讀寫數據，由于云存儲采用數據塊及分布式文件系統，前端圖像存儲在多個單元，數據讀寫由多個存儲節點單元提供。隨著軌道交通線網擴大，大量用戶訪問及錄像下載成為必然，高速數據讀寫能力極大增強了運維效率。

（4）可通過大數據分析手段挖掘其他有價值的信息，包括人臉識別、海量檢索等。在信息社會時代，擁有對大數據的分析、處理能力才是真正擁有財富。視頻監控云存儲的應用，為大數據的挖掘提供了強大支撐平臺，為運營的安全管理、社會治安的保障及安全預警等提供了技術手段。

1.3 視頻監控云存儲設計規劃

根據城市軌道交通的線網特點，軌道交通線網視頻云存儲有2種方案[4]。

方案一：共平臺多云存儲方案（見圖1）。根據目前的線網建設進度，建議將城市軌道交通某條骨干線路視頻監控平臺作為全網視頻監控平臺，并按照云存儲方式進行系統建設，同時其他線路建設時（或改造線路接入），采用能夠兼容接入骨干線路視頻監控平臺的云存儲系統，從而形成全網統一的視頻監控管理平臺。

方案二：多平臺多云存儲方案（見圖2）。采用該方案，同樣將骨干線視頻監控平臺作為全網平臺，其他線路建設時，可采用獨立云監控平臺及配套的云存儲，通過相關平臺對接協議接入骨干線路的視頻監控平臺，從而實現線網互聯互通。

圖1 共平臺多云存儲方案系統構成

圖2 多平臺多云存儲方案系統構成

2種方案各有優劣，方案一能夠形成全網一套系統，避免平臺對接過程中存在的功能不能實現的情況，全網各種視頻功能的應用能夠得到最大程度的實現，尤其對視頻大數據的更多應用功能開發提供可靠基礎，但采用該方案，對存儲節點的招標存在一定制約，原則是要完全能夠兼容接入線網監控平臺，對于前端及網絡設備的采購仍然具有開放性。方案二從系統采購招標角度，具有公平性，但存在平臺對接，由于各視頻平臺廠家對視頻監控各種功能應用開發理解的差異，導致對接功能也僅是針對簡單的圖像調看，但對大數據的挖掘方面受到制約。從對更多應用功能的開發方面考慮，建議采用方案一，符合系統全網兼容、良性發展的思路。

2 軌道交通視頻資源開放的設計思考

軌道交通作為社會公共交通服務型行業，基本服務理念是“以人為本”，除能夠為乘客提供方便、快捷、舒適的乘客環境外，還需盡可能為乘客提供更多的信息資訊服務。對于視頻監控系統來說，適當開放軌道交通監控圖像信息，乘客可自行調看各車站（尤其是換乘車站）前端圖像，為自己的軌道交通出行提供更多參考（包括乘客時間、換乘方式等）。

由于軌道交通視頻監控信息量大，除為軌道交通運營管理提供資源外，還為公安等管理部門提供有價值信息，在某種程度上具有一定的保密性。因此，對于視頻圖像的開放建議僅開放有限的前端圖像資源，如換乘站換乘平臺、一般車站站廳或站臺等能夠直接反應客流大小的前端資源，建議每站開放2～3路視頻資源（系統構成見圖3）。

對于視頻對外開放的實現方式，常規方式是整個視頻監控網絡通過防火墻等網絡安全設備連接外網，但是考慮到網絡的安全設備只有相對安全，一旦網絡安全被突破，造成的結果并不是簡單的每站2～3路視頻資源圖像對外開放，整個視頻信息都存在外泄可能，尤其對于一些敏感事件的錄像視頻，因此，采用該方式潛在風險較大。

為有效防止不開放視頻信息的外泄，建議采用獨立設置對外開放的視頻網絡監控系統，該系統內的所有前端圖像資源原則上均對外開放。軌道交通全網設置1套系統，每站前端按照2～3路考慮，每條線路設置1套存儲節點單元，集中存儲，全網若干存儲單元組成1套標準的共平臺云存儲架構（系統構成見圖4）。

圖3 線網視頻資源開放系統構成（一）

圖4 線網視頻資源開放系統構成（二）

3 結束語

隨著軌道交通的快速發展，視頻監控作為大數據越來越受到各方面的關注，對視頻監控的數據資源挖掘、分析是未來軌道交通行業的建設重點，完善的系統架構、優越的技術選型為大數據的分析、挖掘提供了充分條件。因此，在進行軌道交通視頻監控系統設計時，要立足線網，建設統一的線網云監控平臺非常必要，此外，視頻監控系統不僅要考慮運營管理需要，還要充分考慮面向乘客的資源開放。

[1] 葛瑞鈞．地鐵視頻監控系統需求分析[J]．中國鐵路，2012(6)：95-97．

[2] 趙金明．大數據時代的高清視頻監控存儲[J]．中國鐵路，2013(4)： 81-82．

[3] GB 50157—2013 地鐵設計規范[S]．

[4] GB/T 28181—2011 安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求[S]．

林建平：中國中鐵二院工程集團有限責任公司，?高級工程師，四川?成都，610031

郭祥壽：中國中鐵二院工程集團有限責任公司，?高級工程師，四川?成都，610031

責任編輯高紅義

U298

A

1672-061X（2016）06-0023-03